解析困難な次世代の医薬分子を微量で可視化ー分子量最大899 DaのbRo5をμgオーダーで構造解析ー

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2026-08-31 東京科学大学

東京科学大学と中央大学の研究グループは、従来の結晶スポンジ法では構造解析が難しかった分子量500 Da超の「Beyond Rule of 5(bRo5)」医薬分子を、マイクログラム量で可視化・構造決定できる新しい金属有機構造体(MOF)「APF-40」を開発した。APF-40は約1 nmの細孔と柔軟な二重貫入構造を持ち、取り込んだ分子の大きさや形状に応じて細孔を変形させながら大型で柔軟な分子を固定できる。これにより、12種類の医薬関連分子を解析し、最大899 Daのドラメクチンや875 DaのイベルメクチンB1aの立体構造を決定した。さらに、市販イベルメクチンから微量の副成分をHPLCで分離し、既存データベースにない新規誘導体も構造決定した。結晶スポンジ法、HPLC、質量分析、NMRを組み合わせることで、従来解析困難だった大型医薬分子や微量天然物の構造解析、創薬、品質管理への応用が期待される。

解析困難な次世代の医薬分子を微量で可視化ー分子量最大899 DaのbRo5をμgオーダーで構造解析ー
図1. 本研究の概念図

<関連情報>

マイクログラムスケールでの「5の法則」を超える分子の構造可視化のための適応性多孔性金属有機構造体 An Adaptable Porous Metal–Organic Framework for Structural Visualization of Beyond Rule of 5 Molecules on the Microgram Scale

Taichi Baba;Yu Tagami;Natsumi Watanabe;Bun Chan;Tomoki Nakagawa;Yiying Zhu;Arihiro Iwasaki;Pavel M. Usov;Yuki Wada;Masaki Kawano
Journal of the American Chemical Society  Published:August 04, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.6c08312

Abstract

Beyond rule of 5 (bRo5) pharmaceutical compounds represent major structural challenges due to their large size and complexity. Here, we show that a metal–organic framework, APF-40, enables encapsulation and structural visualization of bRo5 molecules. It comprises a new benzoate-substituted hexaazaphenalene ligand and Zn8 clusters forming a doubly interpenetrated framework. The dynamic movement of the two nets facilitates adaptive behavior, efficiently immobilizing molecules along with their solvation spheres. Structures of 12 guests, including eight bRo5 compounds with subtly differing substituent modifications─ methyl-to-ethyl, methoxy-to-hydroxy, and alkane-to-alkene─were precisely elucidated. Significantly, one compound, isolated from a commercially available sample, was identified as a novel ivermectin derivative. This work demonstrates μg-order structure determination of molecules larger than 500 Da, offering new possibilities for characterizing compounds previously intractable for established analytical techniques.

有機化学・薬学
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